Den solcelle som setter 1 foton i 2 elektroner


Solceller er kresne. Hvis en innkommende foton har for liten energi, vil cellen ikke absorbere den. Hvis en foton har for mye, blir overskuddet bortkastet som varme. Uansett hva, en silisium solcelle kan aldri generere mer enn en elektron fra en enkelt foton. Slike sterke quantumrealiteter begrenser kraftig konverteringseffektiviteten til fotovoltaiske celler, og forskere har tilbrakt tiår på jakt etter arbeidsomrder.

Solceller er kresne. Hvis en innkommende foton har for liten energi, vil cellen ikke absorbere den. Hvis en foton har for mye, blir overskuddet bortkastet som varme. Uansett hva, en silisium solcelle kan aldri generere mer enn en elektron fra en enkelt foton. Slike sterke quantumrealiteter begrenser kraftig konverteringseffektiviteten til fotovoltaiske celler, og forskere har tilbrakt tiår på jakt etter arbeidsomrder.

Nå har forskere ved Massachusetts Institute of Technology Center for Excitonics publisert et overbevisende tilfelle at nøkkelen til større sol effektivitet kan være en organisk fargestoff som kalles pentacene. I dagens utgave av Science Daniel Congreve, Jiye Lee, Nicholas Thompson, Marc Baldo og seks andre viser at en fotovoltaisk celle basert på pentacen kan generere to elektroner fra en enkelt foton - mer elektrisitet fra samme mengde sol. Forskere har mistenkt for en stund at dette kan fungere; dagens papir er et bevis på konseptet.

Nøkkelen er et fenomen som kalles singlet-exciton fisjon, hvor en ankommerfoton genererer to "excitons" (excited states) som kan gjøres for å gi to elektroner. Tidligere forskere hadde oppnådd lignende triks ved hjelp av kvantepotter (små biter av materie som oppfører seg som atomer) og dypt ultrafiolett lys. "Det vi viste her, sier Baldo, i tillegg til å bruke synlig lys, " er det [denne prosessen] fungerer veldig, veldig effektivt i organiske materialer. "

Hvorfor det virker, er fortsatt ikke helt klart, og for nå fungerer pentacencellen kun med et ekstremt smalt bånd av synlig lys. Men Baldo sier det burde være mulig å lage et pentacenbelegg for silisium solceller som øker den totale konverteringseffektiviteten fra dagens 25 prosent til en nyanse over 30 prosent, et betydelig hopp. Utvikling av den teknologien er det åpenbare neste trinn. "Kan vi bruke denne tingen som et belegg på silisium?" Sier Baldo. "Hvis vi kan gjøre det, ville det ha en ganske stor innvirkning på solcelleteknologien."

AntennestasjonEr virusene levende?Å øke Volt-Age: Er Obamas mål om 1 million elektriske kjøretøy på US Highway i 2015 Realistisk?Arktisk rapportkort: Sviktende å stoppe oppvarmingAmerikanske Brødkurv Skift Takket være KlimaendringGode ​​nyheter etter Gulf spill: Turtle redningsplan lykkesBrukte batterier kan hjelpe California Store fornybar energiKlimaendring tilbyr grim langvarig prognose for sjømat